Курсовая работа: Расчет механизма подъема общего назначения

Таблица 11 - Параметры блоков

Рисунок 4 - Блок стальной

Номинальная длина нарезной части барабана, мм

где Zв - наименьшее число витков нарезки барабана для одной ветви каната;

tн - шаг нарезки канавок на ободе барабана под канат [Таблица 12]

Таблица 12 - Профиля и размеры канавок

где - длина одной ветки каната, наматываемого на барабан при заданной высоте подъема груза H и кратности полиспаста iп;

5 - количество запасных витков каната на барабане, из них 1,5 витка (по правилам Ростехнадзора), требуемых для разгрузки крепления каната (витки трения) и 3-3,5 витка - необходимых для самого крепления каната. При наличии реборд на барабане длину его необходимо увеличить на ширину реборд. грейфер двигатель пусковой кран

,

,

1.6 Определение необходимой толщины стенки барабана

Выбор толщины стенки барабана д (мм) производится по эмпирической формуле:

,

Барабан чугунный.

Проверяем барабан на сжатие. Удельное давление каната дсж на стенку барабана

,

При расчете должно соблюдаться условие

Таблица 13 - Допустимые напряжения |дсж|

Значения |дсж| для различных материалов приведены в Таблице 13

Условие соблюдается для чугуна марки С415.

Определение количества винтов Z для прижатия планки крепления конца каната к барабану производится по формуле

где Рб - необходимое усиление нажатия планок на канат в месте его крепления к барабану; d1 - внутренний диаметр винта или шпильки: принимают равным 12-16 мм;

|др| - допустимое напряжение растяжения винта; для С13 |др|=60 МПа.

,

где К - коэффициент, учитывающий надежность крепления каната (К = 0,85 - когда планки прижимают два соседних витка каната; К = 1,25 - если планки прижимают петлю каната);

W = 0,35 - коэффициент сопротивления выдергиванию каната при натяжении планками с полукруглыми опорными поверхностями: Sp -расчетное натяжение каната в месте крепления,

,

(f=0,1 минимальный коэффициент трения между канатом и поверхностью барабана; a - минимальный угол обхвата канатом поверхности барабана, рад). 0.9422

При большом количестве потребных винтов (более 3-4) необходимо увеличить количество витков трения.

1.7 Определение потребной мощности двигателя

Определение мощности двигателя по статической нагрузке.

Максимальная статическая Рст (кВт), которую должен иметь механизм подъема в период установившегося движения при подъеме номинального груза G, Н

,

где Gy - вес грузозахватного устройства, Н;

v - скорость подъема груза, м/мин;

?м - предварительное значение КПД механизма, ?м = 0,80-0,85.

В кранах, оборудованных крюковым грузозахватным устройством, Gy можно пренебречь вследствие его небольшого значения.

В крановых механизмах подъема целесообразнее использовать асинхронные двигатели с фазным ротором серий MTF и МТН. Можно применять также двигатели 4МТН, 4АК, 4АНК. Двигатели MTF следует использовать при легких режимах работы. Серия МТН отличается более высоким классом нагревостойкости изоляции по сравнению с серией MTF на 25 °С. Поэтому двигатели серии МТН можно использовать при среднем, тяжелом и весьма тяжелом режимах работы. Так как стоимость двигателей серии МТН на 20-50% выше стоимости двигателей серии MTF, то использовать двигатели серии МТН при легком режиме работы нецелесообразно. Двигатели серии MTF выпускают мощностью до 30 кВт, а серии МТН - до 200 кВт.

При режимах работы 1М, 2М и 3М разрешается использовать асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором общепромышленной серии 4А. При весьма тяжелом режиме работы рекомендуется использовать двигатели постоянного тока последовательного возбуждения (серия Д), выпускаемые мощностью до 187 кВт.

Выбор двигателя производят по относительной продолжительности включения ПВо, зависящей от режима работы.

Номинальная мощность двигателя Рдв может быть принята меньше максимальной статической, так как эквивалентная мощность, развиваемая двигателем при работе с грузами разного веса и зависящая от использования механизма по грузоподъемности, всегда меньше Рст. В кранах общего назначения можно принимать

,

Исходя из расчета эквивалентной мощности, выбираем электродвигатель АИР-160-S4c мощностью 15 кВт (Таблица 14).

Таблица 14 - Характеристика электродвигателя

1.8 Выбор редуктора

В механизмах подъема груза могут быть использованы цилиндрические редукторы Ц2У, Ц2Н, ЦДНП и трехступенчатые ЦЗУ, ЦТНД ,ГК и ВКУ вертикального исполнения

Необходимое передаточное число редуктора

,

где nдв - частота вращения двигателя, 1/мин. ;

Dб.о - диаметр барабана по центрам каната.

Dб.о=Dб + dк = 0,32+0,015 =0,335 м

При выборе типа редуктора учитывают не только необходимое передаточное число, но также мощность двигателя, его частоту вращения, режим работы механизма и потребный момент на тихоходном валу.

Таблица 15 - редуктор ВКУ-765М

Таблицы 16 - Параметры редуктора

Рисунок 5 - Редуктор цилиндрический вертикального исполнения

Расчетный момент на тихоходном валу Мр не должен превышать номинальный крутящий момент на тихоходном валу Мн по паспорту редуктора.

,

где ?п - КПД полиспаста 0,99;

?б - КПД барабана (?б = 0,98 - при подшипниках качения, ?б = 0,95 - при подшипниках скольжения).

Так как при выборе стандартного редуктора передаточное число iр не совпадает с расчетным iр', необходимо определить погрешность в передаточном числе ?i, которая не должна быть больше 15%.

,

Фактическая скорость перемещения груза

,

Таблица 17 - Размеры тихоходного и быстроходного валов редуктора ВКУ-765М.

Рисунок 6 - Тихоходный и быстроходный валы редуктора ВКУ-765М

1.9 Проверка двигателя на возможность преодоления пускового момента

Уравнение равенства пусковых моментов, приведенных к валу электродвигателя, Нм

Мп = ± МСТ + Ми.в. + Ми.п.

где Мп - пусковой момент двигателя

Мст - статический момент, создаваемый силой тяжести груза и грузозахватного устройства

Ми.в. - момент от сил инерции вращающихся масс

Ми.п. - момент от сил инерции поступательно движущихся масс

Пусковой момент двигателя, Нм

Мп = Мн•шср,

где Мн - номинальный момент двигателя, Нм

,

где Рдв.к. - мощность двигателя выбранного по каталогу = 4,5 кВт;

nдв = 1500 об/мин

,

где шср = 2

Мп = 97,5•2 = 195 Н·м.

Статический момент, Нм

;

В этом уравнении двойка в числителе означает, что на барабан наматывается две ветви каната. Первая двойка в знаменателе означает наличие сдвоенного полиспаста, вторая для вычисления плеча (Rб.о.) действия силы на барабан. Отсюда

,

1.10 Выбор муфты и тормозного шкива

Выбираем муфту упругую втулочно-пальцевую с тормозным шкивом .

Рисунок 7 - Муфта упругая втулочно-пальцевая с тормозным шкивом

Таблица 18 - Основные размеры втулочно-пальцевых муфт с тормозными шкивами

Таблица 19 - Основные параметры втулочно-пальцевых муфт с тормозными шкивами

Максимальный крутящий момент, передаваемый муфтой, Нм:

Мм = МСТ•К1•К2,

где К1 - коэффициент, учитывающий степень ответственности механизма

К1 - 1,3

К2 - коэффициент, учитывающий группу режима работы механизма, для 5М К2 - 1,2.

Мм = 82•1,3•1,2 = 128 Н·м.

Номинальный крутящий момент, передаваемый муфтой = 1000 Нм.

Определим момент от сил инерции вращающихся масс, Нм2

,

где Ми.в - маховый момент тормозной муфты

GT•DT2 = 1,5 кг•м2•9,81 м/с2 = 14,7 Нм2,

Маховый момент электродвигателя

GДB•D2ДB = 0,275 кг•м2•9,81 м/с2 = 2,69 Нм2,

Маховый момент вращающихся масс, Нм2;

Gвp•Dвp2 = 1,2(GДB•D2ДB+GT•D2T+GМ•D2M),

Gвp•D2вp = 1,2(14,7+1,13) = 19 Нм2.

Маховым моментом муфты соединительной канатного барабана можно пренебречь, так как он устанавливается внутри барабана, для уменьшения габаритных размеров привода.

,

Момент от сил инерции поступательно движущихся масс, Нм;

,

1.11 Выбор типа тормоза

Расчетный тормозной момент

Тт.р = kT · Tст.т ,

где kT ? коэффициент запаса торможения = 1,75;

Тст.т - статический крутящий момент.

,

где ?max - КПД механизма, подсчитанный по максимальным значениям КПД отдельных участков кинематической цепи;

Uмех - полное передаточное число механизма.

?max = ?п · ?эл.дв · ?р · ?м = 0,99 · 0,89 · 0,98 · 0,97 = 0,838,

Uмех = uп · uр = 45 · 40 = 1800,

,

Тт.р = 1,75 · 3067 = 5367 Н · м,

Выбор типа тормоза.

При данном режиме работы рекомендуется применять тормоза с длинноходовым магнитом постоянного тока типа ТКДМ, приведенный в таблице 20.

Таблица 20 - Выбор типоразмера тормоза

При выборе типоразмера тормоза необходимо проверить условие:

Номинальный тормозной момент тормоза должен быть не меньше чем расчетный. Тт.н ? Тт.р; 6000 ? 5367 условие выполнено

Тормозной шкив принимается диаметром D = 600 и ширину шкива, для равномерного износа. Принимаем шкив I исполнения.

2. Механизм передвижения тележки

2.1 Выбор кинематической схемы

Принимается схема рисунок 8. Механизм привода тележки расположен по центру, его чаще применяют в механизмах передвижения двух балочных кранов опорного типа, предназначенных для работы в помещении. Число ходовых колес, для заданной грузоподъемности, принимается 4.

Расположение редуктора посередине между приводными ходовыми колесами предпочтительней, т.к. при этом обе половины трансмиссионного вала закручиваются под нагрузкой на одинаковый угол, что способствует одновременному началу движения приводных колес и ликвидации перекосов.

Рисунок 8 - Кинематическая схема тележки однобалочного крана

2.2 Определение статических нагрузок на ходовые колеса

Максимальная статическая нагрузка на одно колесо

,

где ??гр - номинальный вес груза;

??т - вес тележки, определяем по таблице 2.8 учебника = 21,6 кН.

,

Минимальная статическая нагрузка на одно колесо

,

Выбор колес

Принимаем колеса D= 200 мм при Рстмax = 10…50 кН

Выбор колесных установок